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2015, 64 (3): 038805.
doi: 10.7498/aps.64.038805
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基于有机-无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3PbX3)制备的太阳电池效率自2009年从3.8%增长到19.6%, 因其较高的光吸收系数, 较低的成本及易于制备等优势获得了广泛关注. 钙钛矿材料不仅可以作为光吸收层, 还可用作电子和空穴传输层, 以此制备出不同结构的钙钛矿太阳电池: 介孔结构、介观超结构、平面结构、无HTM层结构和有机结构. 除此之外, 钙钛矿材料制备方法的多样性使其更具吸引力, 目前已有一步溶液法、两步连续沉积法、双源共蒸发法和溶液-气相沉积法. 本文主要介绍了钙钛矿太阳电池的发展历程、工作原理及钙钛矿薄膜的制备方法等. 详细阐述了电池每一层的具体作用和针对现有的钙钛矿结构各层材料的优化, 最后介绍了钙钛矿太阳电池所面临的问题和发展前景, 以期对钙钛矿太阳电池有进一步的了解, 为制备新型高效的钙钛矿太阳电池打下坚实的基础.
2017, 66 (7): 074207.
doi: 10.7498/aps.66.074207
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分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分，具有以下突出优势：无需在光纤上制作传感器，传感光纤集传感与传输于一体，可实现远距离、大范围的传感与组网；可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布和变化信息，单根光纤上能获得多达数万点的传感信息.由于在长距离连续传感方面具有不可替代的优势，分布式光纤传感技术在周界安防、石油电力、大型结构等领域的安全监控方面具有非常广阔的应用前景.本文主要介绍电子科技大学光纤传感与器件研究团队在长距离分布式光纤静（布里渊光时域分析仪）、动（相位敏感型光时域反射仪）态参量传感技术取得的研究进展，包括基础与应用研究两个方面.
2017, 66 (7): 070705.
doi: 10.7498/aps.66.070705
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光纤传感技术已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程、生物医药等领域，其技术形式主要体现为分立式和分布式.分立式光纤传感技术利用光纤敏感器件作为传感器来感知被测参量的变化，光纤作为光信号的传输通道连接光纤传感器及后端的解调装置；分布式光纤传感系统基于光纤瑞利散射、拉曼散射或布里渊散射等光学效应，利用光纤本身作为传感器，可对沿途的光信号进行大范围、长距离传感.本文介绍了分立式与分布式光纤传感中主要关键技术的研究进展，并对未来的研究和发展方向进行了探讨.
2018, 67 (20): 207701.
doi: 10.7498/aps.67.20181091
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作为重要的功能材料，压电材料已经在国民经济的多个领域里有着重要应用.随着现代工业的快速发展，特别是新能源、交通和国防工业的高速发展，功能材料的应用已经从常规使用转向极端环境下的服役.本文综述了具有高居里点的压电材料，包括钙钛矿型压电陶瓷、铋层状结构氧化物压电陶瓷、钨青铜结构压电陶瓷以及非铁电压电单晶等；介绍了其晶体结构特征和高温压电性能、最新研究进展，并列举了一系列的高温压电器件和应用，包括高温压电探测器、传感器、换能器和驱动器等.另外，本文总结了高温压电材料的热点研究问题，并展望了今后的发展方向.
2018, 67 (1): 016101.
doi: 10.7498/aps.67.20171473
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非晶合金通常是将熔融的金属快速冷却、通过抑制结晶而获得的原子呈长程无序排列的金属材料.由于具有这种特殊结构，铁基软磁非晶合金具有各向同性特征、很小的结构关联尺寸和磁各向异性常数，因而具有很小的矫顽力Hc，但可和晶态材料一样具有高的饱和磁感强度Bs.优异的软磁性能促进了铁基软磁非晶合金的应用研究.目前，铁基软磁非晶/纳米晶合金带材已实现大规模工业化生产和应用，成为重要的高性能软磁材料.本文回顾了软磁非晶合金的发现和发展历程，结合成分、结构、工艺对铁基非晶/纳米晶合金软磁性能的影响，介绍了相关基础研究成果和工艺技术进步对铁基软磁非晶/纳米晶合金研发和工业化应用的重要贡献.并根据结构、性能特征将铁基软磁非晶合金研发与应用分为三个阶段，指出了目前铁基软磁非晶合金研发与应用中面临的挑战和发展方向.
2015, 64 (6): 067503.
doi: 10.7498/aps.64.067503
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首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.
2017, 66 (3): 038902.
doi: 10.7498/aps.66.038902
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节点重要性度量对于研究复杂网络鲁棒性与脆弱性具有重要意义.大规模实际复杂网络的结构往往随着时间不断变化，在获取网络全局信息用于评估节点重要性方面具有局限性.通过量化节点局部网络拓扑的重合程度来定义节点间的相似性，提出了一种考虑节点度以及邻居节点拓扑重合度的节点重要性评估算法，算法只需要获取节点两跳内的邻居节点信息，通过计算邻居节点对之间的相似度，便可表征其在复杂网络中的结构重要性.基于六个经典的实际网络和一个人工的小世界网络，分别以静态与动态的方式对网络进行攻击，通过对极大连通系数与网络效率两种评估指标的实验结果对比，证明了所提算法优于基于局域信息的度指标、半局部度指标、基于节点度及其邻居度的WL指标以及基于节点位置的K-shell指标.
2016, 65 (21): 217502.
doi: 10.7498/aps.65.217502
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磁制冷技术的发展取决于具有大磁热效应磁制冷材料的研发进展.经过长期的工作积累，特别是近20年来的努力，许多新型磁制冷材料的探索和研究极大地促进了磁制冷技术的进步.本文介绍了磁热效应的基本原理和磁制冷研究的发展历史，系统综述了低温区和室温区具有大磁热效应的磁制冷材料的研究进展，重点介绍了一些受到较为关注的磁热效应材料的最新研究成果.低温区磁制冷材料主要包括具有低温相变的二元稀土基金属间化合物（RGa，RNi，RZn，RSi，R3Co以及R12Co7）、稀土-过渡金属-主族金属三元化合物（RTSi，RTAl，RT2Si2，RCo2B2，RCo3B2）以及四元化合物RT2B2C等，其中R代表稀土元素，T代表过渡金属.这些材料一般都具有二级相变，具有良好的热、磁可逆性，也因其合金属性具有良好的导热性.室温区磁制冷材料主要包括Gd-Si-Ge，La-Fe-Si，MnAs基，Mn基Husler合金，Mn基反钙钛矿，Mn-Co-Ge，Fe-Rh以及钙钛矿氧化物等系列.这些材料一般都具有一级相变，多数在室温具有巨大的磁热效应而受到国内外的极大关注.其中，La-Fe-Si系列是国际上普遍认为具有重要应用前景的磁制冷工质之一，也是我国具有自主知识产权的材料.本文还对磁制冷材料的发展方向进行了展望.
2015, 64 (3): 038802.
doi: 10.7498/aps.64.038802
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有机-无机杂化的卤素钙钛矿材料在2009年首次应用在光伏器件中, 而后有关此类型太阳能电池的报道数量呈井喷式增长. 至2014年5月钙钛矿电池光电转化效率已接近20%, 已超过有机及染料敏化太阳能电池的效率, 且有望达到单晶硅太阳能的水平, 成为光伏发电领域中的希望之星. 在钙钛矿电池中, 电子传输材料与吸收层的电子选择性接触对提高光电转化效率起到重要作用, 尤其在正置结构器件中, 电子传输层的介观结构直接影响钙钛矿的生长情况. 同时, 电子传输层的化学性质及其界面也会对电池的稳定性和寿命产生影响. 本文总结了电子传输材料在该类电池中的研究现状和热点, 并按材料的化学组分不同, 将电子传输材料分为三类: 金属氧化物、有机小分子和复合材料, 详细地介绍了电子传输材料在钙钛矿太阳能电池中的作用和近来的最新进展.
2020, 69 (17): 178102.
doi: 10.7498/aps.69.20200987
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柔性压力传感器作为一种新型的电子器件, 它在人机交互、医疗健康、机器人触觉等应用领域具有比刚性传感器更大的优势, 但也对材料提出了更严格的要求. 例如, 它要求构成器件的材料很薄、较软, 在某些情况下可贴合于人体皮肤表面或者植入体内, 这进一步要求材料具有良好的生物相容性, 并能与生物组织实现良好的力学匹配. 在器件性能方面, 柔性压力传感器的设计主要关注于灵敏度、响应时间、检测限、稳定性等性能的提高. 最近, 研究者们又将目光拓展到了器件的压力响应范围、压力分辨率、空间分辨率及拉伸性能等, 使得传感器具有更广阔的应用前景. 本篇综述介绍了近年来柔性压力传感器研究的进展, 主要包括柔性压力传感器的传感原理、传感性能及应用前景, 并最后对该类器件的发展进行了展望.
2015, 64 (2): 020101.
doi: 10.7498/aps.64.020101
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识别复杂网络中的关键节点对网络结构优化和鲁棒性增强具有十分重要的意义. 经典的关键节点测量方法在一定程度上能够辨识网络中影响力节点, 但存在一定局限性: 局部中心性测量方法仅考虑节点邻居的数目, 忽略了邻居间的拓扑关系, 不能在计算中反映邻居节点间的相互作用; 全局测量方法则由于算法本身的复杂性而不能应用于大规模社会网络的分析, 另外, 经典的关键节点测量方法也没有考虑社会网络特有的社区特征. 为高效、准确地辨识具有社区结构的社会网络中最具影响力节点, 提出了一种基于节点及其邻域结构洞的局部中心性测量方法, 该方法综合考虑了节点的邻居数量及其与邻居间的拓扑结构, 在节点约束系数的计算中同时体现了节点的度属性和“桥接”属性. 利用SIR(易感-感染-免疫)模型在真实社会网络数据上对节点传播能力进行评价后发现, 所提方法可以准确地评价节点的传播能力且具有强的鲁棒性.
2015, 64 (5): 058902.
doi: 10.7498/aps.64.058902
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复杂网络中的结构洞节点对于信息传播具有重要作用, 现有关键节点排序方法多数没有兼顾结构洞节点和其他类型的关键节点进行排序. 本文根据结构洞理论与关键节点排序相关研究选取了网络约束系数、介数中心性、等级度、效率、网络规模、PageRank值以及聚类系数7个度量指标, 将基于ListNet的排序学习方法引入到复杂网络的关键节点排序问题中, 融合7个度量指标, 构建了一个能够综合评价面向结构洞节点的关键节点排序方法. 采用模拟网络和实际复杂网络进行了大量实验, 人工标准试验结果表明本文排序方法能够综合考虑结构洞节点和核心节点, 关键节点排序与人工排序结果具有较高的一致性. SIR传播模型评估实验结果表明由本文选择TOP-K节点发起的传播能够在较短的传播时间内达到最大的传播范围.
2016, 65 (18): 186801.
doi: 10.7498/aps.65.186801
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仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料，该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合. 近年来，研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的若干关键科学问题开展了深入研究，取得了一系列有特色、有创新意义的研究成果，开发出了一系列的材料制备新方法和新技术. 本文首先介绍仿生多尺度超浸润界面材料的发展历程和固体表面浸润性的理论基础；然后讨论对自然界中具有特殊浸润性能的功能表面的原理揭示和仿生设计；对仿生多尺度超浸润界面材料的典型应用领域，例如自清洁、集水、防冰、油水分离以及化学反应等进行了总结；最后对仿生多尺度超浸润界面材料的发展前景进行了讨论.
2016, 65 (1): 018102.
doi: 10.7498/aps.65.018102
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近年来, 层状二硫化钼由于其特殊的类石墨烯结构和独特的物理化学性质已成为国内外研究的热点. 本文综述了层状二硫化钼的物理结构、价带结构和光学性质; 介绍了制备方法, 包括生长制备和剥离制备. 生长制备的原料包括四硫代钼酸铵((NH4)2MoS4)、钼(Mo)和三氧化钼(MoO3)等. 剥离制备包括微机械剥离、液相超声法、锂离子插层法和电化学锂离子插层法等. 归纳了层状二硫化钼在场效应晶体管、传感器和存储方面的应用, 展望了层状二硫化钼的研究前景.
2015, 64 (5): 050501.
doi: 10.7498/aps.64.050501
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根据在线社交网络信息传播特点和目前社交网络传播模型研究中存在的问题, 本文定义了网络用户之间的相互影响力函数, 在此基础上提出了一种基于用户相对权重的社交网络信息传播模型, 并对网络中的传播路径及传播过程进行了分析, 讨论了不同路径的信息传播影响力.为验证模型的有效性, 将传统的SIR模型和本文模型在六类不同网络拓扑下进行了仿真实验.仿真结果表明, 两类模型在均匀网络中没有明显差异, 但在非均匀网络中本文模型更能体现真实网络特点, 实验同时验证了节点的地位影响着信息的传播, 并且发现英文社交平台Twitter和中文社交平台新浪微博在拓扑结构上具备一定相似性.
2019, 68 (7): 078501.
doi: 10.7498/aps.68.20181845
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β-Ga2O3是一种新型的超宽禁带氧化物半导体, 禁带宽度约为4.9 eV, 对应日盲区, 对波长大于253 nm的深紫外—可见光具有高的透过率, 是天然的日盲紫外探测及深紫外透明电极材料. 本文介绍了Ga2O3材料的晶体结构、基本物性与器件应用, 并综述了β-Ga2O3在深紫外透明导电电极和日盲紫外探测器中的最新研究进展. Sn掺杂的Ga2O3薄膜电导率可达到32.3 S/cm, 透过率大于88%, 但离商业化的透明导电电极还存在较大差距. 在日盲紫外探测器应用方面, 基于异质结结构的器件展现出更高的光响应度和更快的响应速度, ZnO/Ga2O3核/壳微米线的探测器综合性能最佳, 在–6 V偏压下其对254 nm深紫外光的光响应度达1.3 × 103 A/W, 响应时间为20 ${\text{μ}}{\rm{s}}$ .
2015, 64 (11): 110503.
doi: 10.7498/aps.64.110503
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网络舆情发展趋势具有混沌系统的特征, 提出一种基于EMPSO-RBF神经网络的方法对网络舆情的发展趋势进行预测. 首先根据Lyapunov指数证明网络舆情具备混沌的特征, 然后对网络舆情时间序列数据进行相空间重构, 最后采用EMPSO-RBF方法进行预测, 并和其他模型进行对比试验, 实验结果表明EMPSO-RBF方法具有较高精确度.
2019, 68 (12): 120701.
doi: 10.7498/aps.68.20190281
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现代红外光电探测技术有着近八十年的历史. 从二战期间第一个可实用PbS红外探测器到第三代红外光电探测器概念的提出, 红外光电探测技术经历了翻天覆地的变化. 以碲镉汞、锑化铟、铟镓砷为代表的传统红外光电探测器已在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用. 随着人类对光电探测不断增长的需求, 尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求, 大幅降低红外光电探测器的尺寸(size)、重量(weight)、功耗(power)和价格(price), 以及提高探测器的性能(performance)迫在眉睫. 因此, 要满足上述需求, 必须要寻找具有变革性特征的红外光电探测器件. 当前红外探测器正处于新旧更迭的时代, 一大批新型红外光电探测器涌出. 本文系统地介绍了一些具有变革性特征的红外探测器前沿内容, 主要包括: 人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器, 以及传统红外探测器的新方向. 最后, 展望了红外光电探测未来发展面临的机遇和挑战.
2016, 65 (1): 010502.
doi: 10.7498/aps.65.010502
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基于Newell跟驰模型, 建立考虑车与车互联(vehicle-to-vehicle, V2V)通讯技术的单车道跟驰模型. 根据V2V技术的特征, 引入参数以表征驾驶员在收到V2V技术所提供的实时交通信息后的提前反应程度. 根据线性稳定分析方法, 得到V2V跟驰模型的中性稳定条件. 通过计算机的模拟, 研究V2V技术对交通流运行的影响, 分析小扰动下V2V跟驰模型对参数变化的敏感性, 研究不同 取值下交通流密度波及迟滞回环的变化. 研究发现: 1)与全速度差跟驰模型相比, 在引入V2V后, 交通流在加速起步、减速刹车及遇到突发事件时, 车辆运行的安全性和舒适性均得到不同程度的提升; 2) V2V跟驰模型对参数 及T的变化较为敏感, 且在交通流较为拥堵时, V2V技术的引入可以提升交通流的平均速度; 3)参数 的增大、T 的减小可以有效提升V2V跟驰模型在不同交通环境下的运行稳定性. 由于可以实时地获取交通流运行的状态并针对性地改变车辆自身的运行, V2V交通流跟驰模型提升了交通流运行的稳定性.
2020, 69 (10): 100701.
doi: 10.7498/aps.69.20191935
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光伏发电受天气与地理环境影响, 呈现出波动性和随机多干扰性, 其输出功率容易随着外界因素变化而变化, 因此预测发电输出功率对于优化光伏发电并网运行和减少不确定性的影响至关重要. 本文提出一种基于遗传算法(GA)优化的卷积长短记忆神经网络混合模型(GA-CNN-LSTM), 首先利用CNN模块对数据的空间特征提取, 再经过LSTM模块提取时间特征和附近隐藏状态向量, 同时通过GA优化LSTM训练网络的超参数权重与偏置值. 在初期对历史数据进行归一化处理, 以及对所有特征作灰色关联度分析, 提取重要特征降低数据计算复杂度, 然后对本文提出来的经GA优化后的CNN-LSTM混合神经网络(GA-CNN-LSTM)算法模型进行光伏功率预测实验. 同时与CNN, LSTM两个单一神经网络模型以及未经GA优化的CNN-LSTM混合神经网络模型的预测性能进行比较. 结果显示在平均绝对误差率(MAPE)指标下, 本文提出的GA-CNN-LSTM算法模型比单一神经网络模型最好的结果减少了1.537%的误差, 同时比未经优化的CNN-LSTM混合神经网络算法模型减少了0.873%的误差. 本文的算法模型对光伏发电功率具有更好的预测性能.
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